面團的玻璃化儲存

吳酉芝，劉寶林，呂福扣，李維杰

(上海理工大學(xué)生物熱科學(xué)研究所，上海 200093)

面團的玻璃化儲存

吳酉芝，劉寶林*，呂福扣，李維杰

(上海理工大學(xué)生物熱科學(xué)研究所，上海 200093)

由于面團在冷凍儲存過程中受到結(jié)晶與再結(jié)晶的影響，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)松弛和水份遷移，品質(zhì)顯著下降。實現(xiàn)面團的玻璃化儲存是解決問題的最佳方案。通過加入合適添加劑，可提高面團玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，實現(xiàn)一般冷凍儲存溫度(－18℃)下的面團玻璃化儲存。分析了各種玻璃化轉(zhuǎn)變溫度測定方法和添加劑在提高面團玻璃化轉(zhuǎn)變方面的應(yīng)用。

冷凍面團，玻璃化儲存，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，添加劑

面包是一種全世界都在消費的產(chǎn)品，是人們主食之一，然而，由于容易老化變質(zhì)，貨架期較短，浪費率很高。有許多方法可以用來延長面包的貨架期，如改變面包配方，或改善面包儲存環(huán)境。更有效的方法是將未焙烤面包面團進(jìn)行冷凍儲存，這樣不僅可以大大延長面包貨架期，而且可以實現(xiàn)面包鮮食，也方便消費者在大量購買時家用冰箱的儲存。雖然冷凍面團工藝是一種較為理想的面包生產(chǎn)工藝，然而還有許多的技術(shù)問題。面團凍結(jié)過程中結(jié)晶、再結(jié)晶對面筋網(wǎng)絡(luò)造成破壞，水份會遷移，從表觀上來講，表現(xiàn)為面包屑硬化、面包皮軟化、面包不能膨化或面包體積降低、面包松散等質(zhì)量問題。有關(guān)冷凍面團的研究非常多，近些年來，這方面的論文層出不窮，主要集中在冷凍方式、流變性、玻璃化轉(zhuǎn)變、微觀結(jié)構(gòu)變化、物料間的反應(yīng)、水份遷移、酵母活性等方面［1－4］，所有的研究，其理論基礎(chǔ)是結(jié)晶理論。實現(xiàn)面團的玻璃化儲存，可以防止冰晶對面筋網(wǎng)絡(luò)造成破壞，從而防止面團的結(jié)構(gòu)松弛，保持面團未凍結(jié)時的狀態(tài)。不過，從前述的文獻(xiàn)中總結(jié)，面團的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為－25～－35℃之間，與普通冰箱所能達(dá)到的制冷溫度(－18℃)有差距，正常條件下無法使面團實現(xiàn)玻璃化儲存［5－8］。那么通過合理地改變面團配方，或者添加合適的食品添加劑來提高面團的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，是解決這個問題的有效方法。這個解決方法涉及到玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的確定、面團配方的改變、合適添加劑的選擇等問題，本文在總結(jié)前述研究的基礎(chǔ)上，深入分析各種提高玻璃化轉(zhuǎn)變方法的可行性，提出新的觀點。

1 面團玻璃化測定方法

食品材料在發(fā)生玻璃化轉(zhuǎn)變時，會發(fā)生諸如:熱的、機械的、力的、電的等多種參數(shù)的變化，所以，凡是能夠跟蹤熱特性、尺寸變化、力的松弛和介電松馳的儀器原則上都可以用來測定玻璃化轉(zhuǎn)變溫度［9］。現(xiàn)在常用的測量方法主要有:差示掃描量熱法(DSC)、核磁共振法(NMR)、動力機械熱分析法(DMTA)、熱機械分析法(TMA)、熱介電分析法(TDEA) 等［10］。

然而，并不是所有的方法對測定面團的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度都適合。如圖1～圖4 所示［5－8］，運用各種玻璃化轉(zhuǎn)變溫度測定方法對面團冷凍進(jìn)行測定，其曲線有許多差異，表現(xiàn)在:DEA、DMA曲線的峰都很明顯，而DSC曲線的峰很模糊，很難判斷，這與儀器測定玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的原理不同有關(guān)，DEA、DMA的分辨率要比DSC高100至1000倍;曲線顯示DEA的分辨率要比DMA高，然而，DEA所測定的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度受掃描頻率影響較大，DMA影響很小。

除此以外，由于DSC的分辨率較低，會導(dǎo)致誤判面團的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度或測定不出面團的玻璃化測定溫度［11］。

圖1 面團玻璃化轉(zhuǎn)變的DEA曲線

圖2 面團玻璃化轉(zhuǎn)變的DMA曲線

圖3 面團玻璃化轉(zhuǎn)變的DSC曲線

圖4 面團玻璃化轉(zhuǎn)變的DSC曲線

綜合來講，運用DMA測定面團的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度是較為合適的方法。

2 提高面團玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的方法

玻璃化理論主要考慮食品中基質(zhì)的狀態(tài)，判斷基質(zhì)處于玻璃態(tài)還是橡膠態(tài)。而食品體系的組成成分、平均分子量以及添加劑等的含量對食品基質(zhì)的狀態(tài)都有較大影響［12－13］。因此，適當(dāng)調(diào)整食品中各成分含量和他們存在的狀態(tài)，以及添加不同的添加劑可以提高食品的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。本文將從面團基本配方和面團添加劑來討論提高面團玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的方法。

2.1 面團配方

面團的基本配方是面粉和水，絕大部分面團會添加糖和鹽。已經(jīng)證實，隨著面團含水量的增加，面團的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度升高［14］，然而，面團的品質(zhì)直接受含水量的影響，加水量的多少，受到面粉品質(zhì)、面包品種的限制，所以無法通過較大幅度地改變面團加水量來改變面團的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。

面包面團的加糖量為0%～7%。隨著面團含糖量的增加，面團的玻璃化溫度升高，同樣，加糖量也受到口感的限制。面包面團中會加2%左右的食鹽，食鹽的添加會降低面團的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。

2.2 添加劑

在實際生產(chǎn)過程中，食品成分的改變受到風(fēng)味、衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)及成本等多種因素的影響，因此往往通過添加部分改良劑來提高面制品的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。現(xiàn)在常用的提高面制品玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的改良劑主要包括以下幾種:親水膠體、乳化劑、低分子糖、酶制劑、磷酸鹽、氧化劑。有關(guān)這些添加劑的具體作用原理，有許多文獻(xiàn)做過綜述［15－16］，然而，很少分析各種添加劑在提高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度方面的作用效果，總結(jié)出真正合適的提高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的有效添加劑。

2.2.1 親水膠體 親水膠體是一類增稠劑，如瓜爾豆膠，刺槐豆膠，黃原膠，CMC，卡拉膠，果膠，羥丙基甲基纖維素，阿拉伯膠，海藻酸鈉等。在玻璃化轉(zhuǎn)變方面，P.D.Ribotta等在面團中添加1%的瓜爾豆膠，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度由－42.2℃升高至－36℃［6］。Tatiana Guinoza Matuda等在1500g面粉中分別添加7.5g瓜爾豆膠、7.5g黃原膠、3.75g瓜爾豆膠和3.75g黃原膠混合物，玻璃化溫度由－28.14℃升高至－27.76、－27.79、－27.45℃［7］。蘇鵬在面團中添加 3% 的明膠和黃原膠，對面團的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度也有提高作用，但不是特別明顯［8，14］。

2.2.2 氧化劑 氧化劑在增強面筋筋力方面效果最為顯著。玻璃化儲存方面，T.J.Laaksonen等在面團中添加50ppm的抗壞血酸，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度沒有變化，相應(yīng)的解釋為添加劑量可能過少所至［5］。P.D.Ribotta等在面團中添加300mg/kg的抗壞血酸，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度由－42.2℃升高至－37.4℃［6］。蘇鵬論文中，對抗壞血酸也做了討論，分別添加0.5%、1.0%的抗壞血酸，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度由－29.373℃變?yōu)椋?4.08、－12.73℃［8，14］。

2.2.3 乳化劑 面包面團常用的乳化劑有DATEM(二乙酸酒石酸單甘酯)、Sucrose esters、卵磷脂、硬脂酢酰乳酸鈉(SSL)、硬脂酸乳酸鈣(CSL)等，它們都已證明對提高冷凍面團品質(zhì)有作用。這些添加劑在提高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度方面很少研究。蘇鵬在面團中添加3%的單甘酯，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度從－29℃升高至－15℃左右［8，14］。

2.2.4 低分子糖 糖在面團調(diào)制的過程中起反水化的作用，可調(diào)節(jié)面團的脹潤度。由于糖的吸濕性，它不僅吸收蛋白質(zhì)膠粒之間的游離水，同時會使膠粒外部濃度增加，對膠粒內(nèi)部的水分子產(chǎn)生反滲透作用，從而降低蛋白質(zhì)膠粒的脹潤度，造成面筋形成程度降低，彈性減弱。常有的糖類添加劑有蔗糖、海藻糖等。

蘇鵬在面團中添加3%的海藻糖，面團玻璃化轉(zhuǎn)變溫度由－29℃升高至－18℃左右［14］。T.J.Laaksonen在面團中添加6%蔗糖，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度由－33℃升高至－31℃。

3 結(jié)論與展望

3.1 由于DSC的分辨率問題，不適于測定面團的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，建議使用DEA和DMA測定，DMA可能會更好，因為它受掃描頻率影響較小。

3.2 面包面團基本配方的改變受到面團形成條件，面包口感等的限制，通過改變配方來較大幅度提高面團玻璃化轉(zhuǎn)變溫度是不可行的。

3.3 研究分析，尋找合適的添加劑來提高面團的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較為可行，而且該研究方向剛起步，有很大的發(fā)展?jié)摿ΑＭㄟ^本文的總結(jié)研究，其研究方向主要在以下幾方面:a.抗壞血酸已證明能提高面團的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，然而，加量過少時，對玻璃化轉(zhuǎn)變溫度影響不大，抗壞血酸量過大時，面團即發(fā)稀發(fā)軟，幾乎無彈性，面筋網(wǎng)絡(luò)被破壞［17］，所以尋找最佳的抗壞血酸添加量是值得研究的;b.已研究的親水膠體中，瓜爾豆膠、黃原膠對面團的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度影響不大，而理論上來講，膠體能夠起到束縛水分子移動的作用，應(yīng)該會提高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，抑制冰晶的生成與生長，所以有待于研究其他親水膠體對玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的影響;c.乳化劑對玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的影響很少研究，可以對該類添加劑對玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的影響進(jìn)行更多的研究;d.多種添加劑的配合使用，它們對玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的綜合作用。

［1］T J Laaksonen，Y H Roos.Water sorption and dielectric relaxations of wheat dough(containing sucrose，NaCl，and their mixtures)［J］.Journal of Cereal Science，2003，37:319－326.

［2］Pedro A Caballero，Manuel Gómez，Cristina mRosell.Bread quality and dough rheology of enzyme－supplemented wheat flour［J］.Eur Food Res Technol，2007，224:525－534.

［3］JR?s?nen，JM V Blanshard，JR Mitchell，et al.Properties of frozen wheat doughs at subzero temperatures［J］.Journal of Cereal Science，1998，28(1):1－14.

［4］Bin Jiang，Vassilis Kontogiorgos，Stefan Kasapis，et al.Rheological investigation and molecular architecture of highly hydrated gluten networks at subzero temperatures［J］.Journal of Food Engineering，2008，89:42－48.

［5］T J Laaksonen，Y H Roos.Dielectric relaxations of frozen wheat doughs containing sucrose，NaCl，ascorbic acid and their mixtures［J］.Journal of Cereal Science，2001，33:331－340.

［6］P D Ribotta，A Le Bail.Effect of additives on the thermomechanical behaviour of dough systems at sub－freezing temperatures［J］.Eur Food Res Technol，2007，224:519－524.

［7］Tatiana Guinoza Matuda，Sylvie Chevallier，Pedro de Alcantara Pess?a Filho，et al.Impact of guar and xanthan gums on proofing and calorimetric parameters of frozen bread dough［J］.Journal of Cereal Science，2008，48:741－746.

［8］蘇鵬.面團低溫玻璃化保存的實驗研究［D］.上海理工大學(xué)，2008.

［9］華澤釗.冷凍干燥新技術(shù)［M］.北京:科學(xué)出版社，2006.

［10］Furuki T.Effect of molecular structure on thermodynamic properties of carbohydrates.A calorimetric study of aqueous oligosaccharides at subzero temperatures［J］.Carbohydrate Research，2002，337:441－450.

［11］Matuda T，Parra D，Lug?o A，et al.Food Sci Technol［J］.2005，38:275－280.

［12］Khall，S，et al.Mathematical Model for Prediction of Glass Transition Temperature of Fruit Powers［J］.Journal of Food Science，2000，65(8):842－847.

［13］Roos，Y.Melting and glass transition of lowmolecular weight carbohydrates［J］.Carbohydrate Research，1993，238:39－48.

［14］蘇鵬，王欣，劉寶林，等.水分含量及添加劑對面團玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的影響［J］.食品科學(xué)，2007，28(8):97－100.

［15］蘇鵬，王欣，劉寶林，等.玻璃化技術(shù)在速凍面制品中的應(yīng)用［J］.食品工業(yè)，2006(5):8－11.

［16］婁愛華，馬美湖，肖海秋.速凍面制品的質(zhì)量問題及其對策［J］.冷飲與速凍食品工業(yè)，2005，11(2):40－44.

［17］彭荷花，魯戰(zhàn)會，李里特.面條用品質(zhì)改良劑綜述［J］.食品科技，2004(7):78－82.

Storage of frozen dough by vitrification

WU You－zhi，LIU Bao－lin*，LV Fu－kou，LI Wei－jie
(University of Shanghai for Science and Technology，Institute of Biothermal Technology，Shanghai200093，China)

Due to the crystallization and re－crystallization during freezing and frozen storage，dough produce structural relaxation and migration of water.Achieving dough glassy storage is the best solution to solve the problem.By adding suitable additives，dough glass transition temperature can be imp roved，and glassy storage at general frozen storage temperature(－18℃)was achieved.This article analyzed the determination of the glass transition temperature using different methods，and the additives to improve dough glass transition temperature.

frozen dough;glassy storage;g lass transition temperature;additives

TS210.1

A

1002－0306(2011)08－0437－03

2010－08－24 *通訊聯(lián)系人

吳酉芝(1985－)，男，博士研究生，研究方向:食品藥品的冷凍保存。

國家自然科學(xué)基金(50776060);教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才計劃(07－0559);上海市重點學(xué)科(S30503)。